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 大阪大学とニコンなどの研究グループが、ヒトの組織を切らずに体内のがんの詳細を観察するための技術を開発した。AI(人工知能)による画像解析と組み合わせることで、これまでより迅速ながんの確定診断につながる可能性がある。子宮頸(けい)がんを対象にした研究成果について2020年7月23日に米国がん学会雑誌「Cancer Research」(オンライン)に論文を発表した。

開発した技術を応用したがんの確定診断のイメージ
開発した技術を応用したがんの確定診断のイメージ
(出所:大阪大学)
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 がんの最終的な確定診断は、病変の一部を切除して採取した組織や細胞を病理医が顕微鏡で観察して判断する。採取する組織の量が多ければ診断の精度が高まる一方で、患者の負担が増す。特に妊娠中に子宮頸部の組織を採取する場合は流産や早産のリスクを高めることが知られている。

 従来の確定診断では、患者が検査を受けてから診断するまでに数日から数週間の時間がかかることも課題とされている。病理医が顕微鏡で観察するまでに、切除した組織の前処理や染色など多数の工程が必要となるためだ。

 今回、大阪大学大学院医学系研究科免疫細胞生物学の教授である石井優氏らの研究グループは「多光子励起顕微鏡」を用いることで、ヒトの組織を切除することなくがん細胞の画像を観察する方法を開発した。具体的には、超短パルスレーザーを用いて近赤外線を組織に当て、元の2倍と3倍の周波数の光を発生させて検出する。「この方法を利用すると、病理医が判断に利用する細胞の密集具合やそれぞれの細胞核の形態などを染色なしで確認できる」と研究グループのメンバーで大阪大学大学院医学系研究科病態病理学の助教である松井崇浩氏は説明する。

染色なしで多光子励起顕微鏡で観察した、ヒトの子宮頸部の正常組織(左)と子宮頸がん(右)
染色なしで多光子励起顕微鏡で観察した、ヒトの子宮頸部の正常組織(左)と子宮頸がん(右)
(出所:大阪大学)
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 生きた状態のヒトの組織や細胞の観察に多光子励起顕微鏡を応用するには高いハードルがあった。マウスなどの実験動物の場合は、観察しやすくするために特定の細胞を光らせる遺伝子操作をしたり、蛍光を発する試薬を投薬したりするのが一般的だ。しかし倫理面などからヒトには同様な手法は使えない。

 研究グループは、超短パルスレーザーの波長と、反射する光の波長を最適化することで、遺伝子操作や蛍光試薬を使うことなく、生きたままのヒトの組織や細胞の可視化に成功した。